视觉刺激的时长和空间位置信息的整合对我们的感知体验至关重要。尽管已有研究表明时长感知可能存在空间依赖性，但很少有研究直接探索大脑中时间和空间处理的神经联系。

2024年12月27日，Valeria Centanino博士和Domenica Bueti博士及其研究团队在Nature Communications（IF=14.7）上发表题为“The neural link between stimulus duration and spatial location in the human visual hierarchy”的文章。该项研究揭示了视觉刺激的时长编码与空间位置之间的神经联系及其在大脑视觉层级中的变化。

在日常生活中，我们能够感知物体的位置和持续时间，例如在夏夜观察萤火虫的闪烁。然而，目前对于大脑如何整合视觉刺激的时长和空间位置信息仍不清楚。心理物理学研究表明，时长感知可能存在空间特异性和空间独立性两种机制，但缺乏直接的神经科学证据。

图1 实验程序和行为结果

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研究者使用超高场功能磁共振成像（fMRI）和基于神经元的建模方法，探讨视觉刺激的时长处理与空间位置处理之间的神经联系。实验中，参与者需要判断一个视觉刺激的持续时间，该刺激在视野的不同位置呈现，同时变化其持续时间和空间位置。研究者通过高空间分辨率的fMRI（7 Tesla）测量大脑活动，并使用多变量分析方法追踪大脑不同区域之间的通信。

图 2 模型的性能比较

实验中，参与者需要完成一个单一时间间隔的时长判别任务，比较一个视觉刺激（比较刺激）的持续时间与一个内部化的参考时长（0.5秒）。比较刺激的持续时间在0.2到0.8秒之间变化，且在视野的下左或下右象限以0.9°或2.5°的视觉角度呈现。实验包括10个区块，每个区块包含48个试验，分别在不同的fMRI运行中完成。参与者还接受了两次视网膜拓扑图运行，以精确估计个体的视觉野图。

图 3 pRF 首选偏心率和持续时间的图

研究发现，参与者对不同空间位置的刺激时长判别未受到显著影响，表明空间位置并未引入时长感知的偏差。研究还发现，时长编码在大脑视觉层级中存在转变：从早期视觉皮层的单调、空间依赖性编码，到前额皮层的单峰、空间不变性编码。在背侧视觉流中，尤其是顶内沟（IPS）区域，神经元群体对空间和时间信息表现出共同的选择性反应。在IPS区域，时长和空间位置的拓扑组织相互关联，尽管时长图更小、更分散且在参与者之间变化更大。这些发现揭示了人类视觉时长感知的神经机制，并强调了时间和空间处理之间的相互作用在塑造大脑反应中的重要性。

图 4 pRFs 参数的变化

总之，这项研究不仅揭示了大脑在处理视觉时长和空间位置信息时的动态变化，还为理解视觉感知中时间和空间信息的整合提供了新的视角。这些发现可能为开发新的视觉感知干预措施提供理论基础，尤其是在视觉信息处理的关键时期进行干预。

参考文献：

Valeria Centanino et al., The neural link between stimulus duration and spatial location in the human visual hierarchy, Nature Communications (2024). DOI: 10.1038/s41467-024-54336-5

资讯来源：

https://medicalxpress.com/news/2025-01-space-interact-brain.html

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